EP3514417A1 - Ventilanordnung zur steuerung einer durchflussmenge - Google Patents

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EP3514417A1
EP3514417A1 EP18152841.5A EP18152841A EP3514417A1 EP 3514417 A1 EP3514417 A1 EP 3514417A1 EP 18152841 A EP18152841 A EP 18152841A EP 3514417 A1 EP3514417 A1 EP 3514417A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disc
flow channel
housing
rotatable
channel section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18152841.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Dappen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arca Regler GmbH
Original Assignee
Arca Regler GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arca Regler GmbH filed Critical Arca Regler GmbH
Priority to EP18152841.5A priority Critical patent/EP3514417A1/de
Publication of EP3514417A1 publication Critical patent/EP3514417A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/04—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members
    • F16K3/06—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages
    • F16K3/08—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages with circular plates rotatable around their centres
    • F16K3/085—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages with circular plates rotatable around their centres the axis of supply passage and the axis of discharge passage being coaxial and parallel to the axis of rotation of the plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/30—Details
    • F16K3/34—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement having a valve housing, which has a fluid channel extending between an inlet opening and an outlet opening, and a control device for adjusting a flow rate of a fluid flowing through the fluid channel, wherein the control device comprises a housing-fixed disc which moves the fluid channel into an inlet side and an outflow-side fluid channel section, and a relative to the housing fixed disc rotatable about a rotation axis disc which abuts face with an end face of the housing fixed disc, wherein the control means defines a flow channel connecting the fluid channel sections and the open flow cross-section by turning the rotatable disc is changeable.
  • Valve arrangements for controlling the flow rate of a fluid are known in various designs.
  • the DE 20 2005 011 844 U1 a generic disc valve, which has a multi-part valve housing with a fluid channel extending between an inlet opening and an outlet opening.
  • the disc valve further comprises a control device for controlling the flow rate of a fluid through the fluid channel.
  • the control device has a disk rotatable about an axis of rotation, which rests flat on a lower housing part and subdivides the fluid channel into an inflow-side and an outflow-side fluid channel section.
  • the control device defines a flow channel which is composed of an inlet-side flow channel section, an outlet-side flow channel section and a connecting groove connecting the two flow channel sections.
  • the inlet-side flow channel section is formed concentrically with the axis of rotation of the disc in the lower housing part, and the outlet-side flow channel section is formed in the lower housing part eccentrically to the axis of rotation.
  • the connecting groove formed in the disc establishes a connection between the centrally arranged inlet-side flow channel section and the eccentrically arranged outlet-side flow channel section.
  • the connecting groove has a groove region with a straight course, which runs outward from the inlet-side flow channel section, and an arcuate groove region with the axis of rotation as the center, which establishes the connection to the outlet-side flow channel section.
  • the groove width and / or groove depth changes over its length.
  • the control of the flow rate is done by rotating the disc relative to the lower housing part.
  • different portions of the arcuate groove portion of the connecting groove are brought into registration with the outlet-side flow channel portion and the open flow area defined thereby is changed.
  • a disadvantage of this arrangement is that due to the course of the connecting groove, the flow rate can only be set very roughly. A fine adjustment of the flow rate, especially at low flow rates is poorly possible with this valve arrangement.
  • the inlet and the outlet opening are formed on the same end face of the housing, resulting in an opposite flow direction in both openings, whereby an installation in a straight pipeline without further fluid flow diverting parts is not possible.
  • Object of the present invention is therefore to provide a valve assembly which is able to control even very low flow rates with high accuracy and to avoid the aforementioned disadvantages of the previously known valve assemblies.
  • the flow channel comprises a housing fixed disk passing through in the flow direction and arranged eccentrically to the axis of rotation flow channel portion and a rotatable disc in the flow direction and arranged eccentrically to the axis of rotation flow channel portion, and that the flow channel a Connecting groove, which is formed in the rotatable disc facing end side of the housing fixed disc or in the contacting end face of the rotatable disc and in the front side starting from the flow channel portion of the disc along a portion of the circumference of the disc on the annular surface, which is swept by the flow channel portion of the other disc upon rotation of the discs relative to each other, extends, so that the connecting groove is a connection between the Strömungskanalabsch nitt the housing-fixed disc and the flow channel portion of the rotatable disc, wherein the cross-sectional area of the connecting groove decreases from the flow channel portion towards the free end, and which is defined by the overlap of the connecting groove with the flow
  • the two flow channel sections are thus arranged eccentrically to the rotation axis, and the connection groove extends in the region of the annular surface which is swept by the flow channel section of the other pane.
  • the housing-fixed disc and / or the rotatable disc have a circular shape.
  • the housing-fixed disc may be formed as a separate component or as a portion of the valve housing.
  • one end face of the housing-fixed disk is oriented toward the inflow-side fluid channel section.
  • the other end face of the housing-fixed disk is oriented toward the outflow-side fluid channel section.
  • the separation between the inflow and outflow side fluid channel section thus extends transversely to the housing-fixed disc passing through the flow channel section.
  • the rotatable disk which can be connected in a rotationally fixed manner to a control spindle rotatably mounted in the valve housing, is pressed against the housing-fixed disk by means of a tensioning element.
  • a tensioning element e.g., a helical compression spring.
  • annular gap formed between the housing and the housing-fixed disk is sealed by means of a sealing element, preferably by means of a sealing ring.
  • the control device comprises a further flow channel with a housing channel passing through the flow channel section, a rotatable disc passing through the flow channel section and a connecting these two flow channel sections and formed on one of the facing end faces of the two discs connecting groove, the two fixed to the housing Disc penetrating flow channel sections, the two the rotatable disc passing through flow channel sections and the connecting grooves each relative to each other with respect to the axis of rotation diametrically opposite.
  • the flow rate is distributed by the control device to two flow channels, which penetrate in the same way, the two discs and are diametrically opposed, that are offset by an angle of 180 ° about the axis of rotation.
  • it would also be conceivable to provide more than two flow channels For example, three flow channels whose sections are then offset by an angle of 120 ° about the axis of rotation.
  • the control device comprises a further disc which is non-rotatably connected to the housing-fixed disc and positioned on the opposite side of the rotatable disc, wherein the further disc abuts face with an end face on the rotatable disc, and the flow channel a Flow channel section, which passes through the further disc, and a connecting groove, which is formed in the rotatable disc facing end side of the further disc or in the contacting end face of the rotatable disc and in the front side starting from the flow channel portion of the disc along a Part of the circumference of the disc on the annular surface, which is swept over when rotating the discs relative to each other from the flow channel portion of the other disc, extends, so that the connecting groove is a connection between the flow anal section of the rotatable disc and the flow channel portion of the further disc forms, wherein the cross-sectional area of the connecting groove, starting from the flow channel portion decreases towards the free end has.
  • the housing-fixed disc and the other disc are rotatably connected by a square bar or the like, which protrudes from the housing-fixed disc in the direction of the other disc, passes through the rotatable disc and slidably engages in a corresponding to the outer contour of the square bar through hole of the other disc ,
  • the further disc can be pressed by an elastic biasing means, in particular a helical compression spring, against the rotatable disc.
  • the housing-fixed disc and the further disc can be connected to each other by a square rod, for example, such with a square cross section, but also by a rod with a different profile, which allows a rotationally fixed connection.
  • the resilient biasing means may be supported directly against the valve housing or against the axially fixed in the valve housing control spindle.
  • the cross-sectional areas of the flow channel sections which may have a circular cross-section in a conventional manner, amount to less than 15% of the cross-sectional area of the inlet opening.
  • a throttle effect is achieved, which causes a reduction in the flow rate.
  • the center points of the flow channel sections can lie approximately on a circular cylinder about the axis of rotation.
  • the connecting groove in the form of an arc in particular a circular arc extend around the axis of rotation.
  • a course of the connecting groove in the form of a circular arc around the axis of rotation offers the advantage that the flow channel section located in overlap with the connecting groove is aligned in each relative position equal to the center of the connecting groove.
  • the connection groove can be straight.
  • the connecting groove may have a V-shaped cross-section, but other cross-sectional shapes are also possible.
  • the depth and / or width of the connecting groove, starting from the flow channel section, decreases towards the free groove end, in particular decreases continuously and preferably linearly. In this way, the adjustment of the flow rate is easy.
  • the mutually contacting end faces of the discs of the control device are ground and / or polished surfaces. This makes it possible to obtain a defined friction between the disks and to avoid secondary flows outside the connecting groove, which can be caused by too great a roughness of the surface.
  • the mutually contacting end faces of the discs may be cured and / or have a wear protection coating.
  • the invention relates to a method for controlling the flow rate of a fluid using a valve assembly according to the invention, wherein the rotatable disc is rotated relative to the housing fixed disk to the open flow cross section defined by the overlap of the connecting groove formed in the one disk with the flow channel portion of the other disk to change.
  • valve housing 1 which has a fluid channel 4 extending between an inlet opening 2 and an outlet opening 3.
  • the valve housing 1 is formed in two parts and comprises a housing lower part 1a and a housing upper part 1b together, which are screwed together via connecting flanges.
  • the inlet port 2 and the outlet port 3 are formed on opposite sides of the valve housing 1 so that the fluid flow is substantially horizontal.
  • the valve arrangement has a control device 5 in order to set a flow rate of a fluid flowing through the fluid channel 4.
  • the control device 5 has a circular housing-fixed disc 6, which divides the fluid channel 4 into an inflow-side fluid channel section 7 and an outflow-side fluid channel section 8, wherein the one end face of the housing-fixed disc 6 to the inflow-side fluid channel section 7 and the other end side of the housing-fixed disc 6 to the outflow side fluid channel section eighth are oriented.
  • the housing fixed disc 6 radially positioned in a formed in the lower housing part 1a recess 1c and lies with its lower end face on a horizontal support surface 1d at the bottom of the recess 1c.
  • the housing-fixed disc 6 is fixed in the support surface 1d and secured as a result of a by screwing the two housing parts 1a, 1b together applied bias voltage against accidental rotation.
  • the existing between the housing fixed disk 6 and the lower housing part 1a annular gap is sealed by a sealing ring 10.
  • control device 5 comprises a relative to the housing-fixed disc 6 about a vertically extending axis of rotation X rotatable circular disc 11, which rests with its lower face flat against the upper end face of the housing-fixed disc 6 and by means of a helical compression spring 12 which abuts the valve housing 1 is supported against the housing-fixed disc 6 is pressed.
  • the mutually contacting faces of the two discs 6, 11 can be ground as and / or hardened and / or provided with a wear-resistant coating surfaces.
  • the rotatable disc 11 is rotatably connected to a control spindle 13 of the control device 5, which is rotatably mounted about the rotation axis X in the upper housing part 1 b and can be driven manually or by motor.
  • the control device 5 defines a flow channel 14, which connects the two fluid channel sections 7, 8.
  • the latter comprises a flow channel section 14a passing through the housing-fixed disk 6 in the flow direction, as well as a flow channel section 14b passing through the rotatable disk 11 in the flow direction.
  • the two flow channel sections 14a, 14b are arranged eccentrically to the rotation axis X of the rotatable disc 11 and, in the illustrated embodiment, have a circular cross-section, the cross-sectional area of which is approximately 3% of the cross-sectional area of the inlet opening 2.
  • the centers of the circular flow channel sections 14a, 14b lie on a common circle about the axis of rotation X.
  • the housing-fixed disc 6 has in its standing with the rotatable disc 10 in contact face a connecting groove 14 c, which also forms part of the flow channel 14.
  • the connecting groove 14c extends from the flow channel section 14a of the housing-fixed disc 6 along part of its circumference in the region of an annular surface, which is swept relative to each other by the flow channel section 14b of the rotatable disc 11 when the discs 6, 11 are rotated. As a result, a connection between the flow channel sections 14a, 14b of the two disks 6, 11 can be established via the connecting groove 14c.
  • the cross-sectional area of the communication groove 14c decreases from the flow passage portion 14a of the disk 6 toward the free end. Specifically, in the embodiment, the depth and width of the communication groove 14c linearly decrease from the flow passage portion 14a toward the free groove end. In this way, upon rotation of the disc 11, the open flow cross section is changed, which is defined by the overlap of the flow channel section 14b of the rotatable disc 11 with a partial section of the connecting groove 14c.
  • the connecting groove 14c is rectilinear and has a V-shaped cross section.
  • the flow rate of a fluid is changed by rotating the rotatable disk 11 relative to the housing-fixed disk 6.
  • the open flow cross-section defined by the overlap of the connecting groove 14c formed in the housing-fixed disk 6 with the flow channel section 14b of the rotatable disk 11 is changed.
  • FIG. 3 the control device of an alternatively configured valve arrangement according to the invention is shown. This is different from the one in the FIGS. 1 and 2 in that the control device 5 defines two flow channels 14, 14 'which connect the two fluid channel sections 7, 8.
  • Each of these flow channels 14, 14 ' comprises two flow channel sections 14a, 14a' passing through the housing-fixed disk 6 in the flow direction, as well as two flow channel sections 14b, 14b 'passing through the rotatable disk 11 in the flow direction.
  • the centers of the flow channel sections 14a, 14a ', 14b, 14b' lie on a common circle about the axis of rotation X.
  • the two formed in the housing fixed slide 6 flow channel sections 14a and 14a ' are mutually offset by an angle of 180 ° on the common circle about the axis of rotation X.
  • the two formed in the rotatable write 11 flow channel sections 14b, 14b ' are also arranged offset by an angle of 180 ° on the common circle.
  • the housing-fixed disc 6 has in its standing with the rotatable disc 11 in contact face two connecting grooves 14c, 14c ', which also forms part of the flow channels 14, 14'.
  • the communication groove 14c can make communication between the flow passage portions 14a and 14b and the communication groove 14c 'connect between the flow passage portions 14a' and 14b 'of the two disks 6, 11.
  • control device 5 comprises further disk 15. This is positioned on the side of the rotatable disk 11 opposite the housing-fixed disk 6 and is pressed against the rotatable disk 11 by means of a helical compression spring 12.
  • the flow channel 14 has a further disk 15 passing through the flow channel section 14d and a connecting groove 14e, in the direction of the rotatable disk 11 end face of the other disc 15th is trained.
  • the connecting groove 14e extends along a part of the circumference of the further disc 15 and on the annular surface which, when the rotatable disc 11 is rotated relative to the further disc 15, is swept by the flow channel portion 14b of the rotatable disc 11.
  • the connecting groove 14e forms a connection between the flow channel section 14b of the rotatable disk 11 and the flow channel section 14d of the further disk 15.
  • the housing-fixed disc 6 and the further disc 15 are rotatably connected.
  • the housing-fixed sliding has a blind hole 17.
  • the square rod 16 inserted in this blind hole 17 protrudes from the housing-fixed disk 6 in the direction of the further disk 15 and passes through the rotatable disk 11, which has a through hole 18.
  • the diameter of the through hole 18 is greater than the length of the diagonal of the cross section of the square bar 16, which engages in a corresponding to its outer contour passage opening 19 of the further disc 15 slidably.
  • the disc 15 includes a flow channel portion 14 d and a connecting groove 14 e, which correspond in the same way with the flow channel portion 14 b of the movable disc 11 as the connecting groove 14 c and the flow channel portion 14 a of the housing fixed disc. 6
  • the flow rate of a fluid is changed by rotating the rotatable disk 11 connected to the control spindle 13 in a rotationally fixed manner relative to the housing-fixed disk 6 and to the disk 15.
  • both the overlapping of the connecting groove 14c formed in the housing-fixed disk 6 with the flow channel section 14b of the rotatable disk 11 defines an open flow cross-section, as well as that formed by the overlap in the further disk 15
  • Connecting groove 14e with the flow channel portion 14b of the rotatable disc 11 defined open flow area changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung miteinem Ventilgehäuse (1), das einen sich zwischen einer Einlassöffnung (2) und einer Auslassöffnung (3) erstreckenden Fluidkanal (4) aufweist, undeiner Steuereinrichtung (5), um eine Durchflussmenge eines den Fluidkanal (4) durchströmenden Fluides einzustellen,wobei die Steuereinrichtung (5) umfassteine gehäusefeste Scheibe (6), welche den Fluidkanal (4) in einen einströmseitigen Fluidkanalabschnitt (7) und einen ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt (8) unterteilt, undeine relativ zu der gehäusefesten Scheibe (6) um eine Drehachse (X) verdrehbare Scheibe (11), welche mit einer Stirnseite flächig an einer Stirnseite der gehäusefesten Scheibe (6) anliegt,wobei die Steuereinrichtung (5) einen Strömungskanal (14) definiert, dessen offener Strömungsquerschnitt durch Verdrehen der verdrehbaren Scheibe (11) veränderbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit einem Ventilgehäuse, das einen sich zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung erstreckenden Fluidkanal aufweist, und einer Steuereinrichtung, um eine Durchflussmenge eines den Fluidkanal durchströmenden Fluides einzustellen, wobei die Steuereinrichtung umfasst eine gehäusefeste Scheibe, welche den Fluidkanal in einen einströmseitigen und einen ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt unterteilt, und eine relativ zu der gehäusefesten Scheibe um eine Drehachse verdrehbare Scheibe, welche mit einer Stirnseite flächig an einer Stirnseite der gehäusefesten Scheibe anliegt, wobei die Steuereinrichtung einen Strömungskanal definiert, der die Fluidkanalabschnitte verbindet und dessen offener Strömungsquerschnitt durch Verdrehen der verdrehbaren Scheibe veränderbar ist.
  • Ventilanordnungen zur Steuerung der Durchflussmenge eines Fluides sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 20 2005 011 844 U1 ein gattungsgemäßes Scheibenventil, welches ein mehrteiliges Ventilgehäuse mit einem sich zwischen einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung erstreckenden Fluidkanal aufweist. Das Scheibenventil umfasst ferner eine Steuereinrichtung zum Steuern der Durchflussmenge eines Fluides durch den Fluidkanal. Die Steuereinrichtung besitzt eine um eine Drehachse verdrehbare Scheibe, die flächig auf einem unteren Gehäuseteil aufliegt und den Fluidkanal in einen einströmseitigen und einen ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt unterteilt. Die Steuereinrichtung definiert einen Strömungskanal, der sich aus einem einlassseitigen Strömungskanalabschnitt, einem auslassseitigen Strömungskanalabschnitt und einer die beiden Strömungskanalabschnitte verbindenden Verbindungsnut zusammensetzt.
  • Der einlassseitige Strömungskanalabschnitt ist dabei konzentrisch zur Drehachse der Scheibe im unteren Gehäuseteil ausgebildet, und der auslassseitige Strömungskanalabschnitt ist im unteren Gehäuseteil exzentrisch zur Drehachse ausgebildet. Die in der Scheibe ausgebildete Verbindungsnut stellt eine Verbindung zwischen dem mittig angeordneten einlassseitigen Strömungskanalabschnitt und dem exzentrisch angeordneten auslassseitigen Strömungskanalabschnitt her. Dazu besitzt die Verbindungsnut einen Nutbereich mit einem geradlinigen Verlauf, der von dem einlassseitigen Strömungskanalabschnitt ausgehend nach außen verläuft, und einen bogenförmigen Nutbereich mit der Drehachse als Mittelpunkt, der die Verbindung zum auslassseitigen Strömungskanalabschnitt herstellt. Im bogenförmigen Nutbereich der Verbindungsnut verändert sich die Nutbreite und/oder Nuttiefe über ihrer Länge.
  • Die Steuerung der Durchflussmenge erfolgt durch Verdrehen der Scheibe relativ zum unteren Gehäuseteil. Somit werden unterschiedliche Abschnitte des bogenförmigen Nutbereichs der Verbindungsnut mit dem auslassseitigen Strömungskanalabschnitt in Überdeckung gebracht und der hierdurch definierte offene Strömungsquerschnitt verändert.
  • Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass sich bedingt durch den Verlauf der Verbindungsnut die Durchflussmenge nur sehr grob einstellen lässt. Eine feine Justierung der Durchflussmenge gerade bei kleinen Volumenströmen ist mit dieser Ventilanordnung schlecht möglich. Darüber hinaus sind die Einlass- und die Auslassöffnung an der gleichen Stirnfläche des Gehäuses ausgebildet, was zu einer entgegengesetzten Strömungsrichtung in beiden Öffnungen führt, wodurch ein Einbau in eine gerade verlaufende Rohrleitung ohne weitere die Fluidströmung umlenkende Teile nicht möglich ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ventilanordnung bereit zu stellen, die in der Lage ist, auch sehr geringe Durchflussmengen mit hoher Genauigkeit zu steuern und die genannten Nachteile der vorbekannten Ventilanordnungen zu vermeiden.
  • Diese Aufgabe ist bei einer Ventilanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Strömungskanal einen die gehäusefeste Scheibe in Strömungsrichtung durchsetzenden und exzentrisch zur Drehachse angeordneten Strömungskanalabschnitt und einen die verdrehbare Scheibe in Strömungsrichtung durchsetzenden und exzentrisch zur Drehachse angeordneten Strömungskanalabschnitt umfasst, und dass der Strömungskanal eine Verbindungsnut aufweist, die in der zur verdrehbaren Scheibe weisenden Stirnseite der gehäusefesten Scheibe oder in der damit in Kontakt stehenden Stirnseite der verdrehbaren Scheibe ausgebildet ist und sich in der Stirnseite ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt der Scheibe entlang eines Teiles des Umfangs der Scheibe auf der ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben relativ zueinander von dem Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe überstrichen wird, erstreckt, so dass die Verbindungsnut eine Verbindung zwischen dem Strömungskanalabschnitt der gehäusefesten Scheibe und dem Strömungskanalabschnitt der verdrehbaren Scheibe bildet, wobei die Querschnittsfläche der Verbindungsnut von dem Strömungskanalabschnitt zum freien Ende hin abnimmt, und der durch die Überdeckung der Verbindungsnut mit dem Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe definierte offene Strömungsquerschnitt durch Verdrehen der verdrehbaren Scheibe veränderbar ist.
  • Erfindungsgemäß sind somit die beiden Strömungskanalabschnitte exzentrisch zur Drehachse angeordnet, und die Verbindungsnut erstreckt sich im Bereich der ringförmigen Fläche, die von dem Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe überstrichen wird. Durch diese Anordnung der Strömungskanalabschnitte wird sichergestellt, dass eine durchgehende Verbindung zwischen dem einströmseitigen Fluidkanalabschnitt und dem ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt existiert. Die Einstellung der Durchflussmenge erfolgt dadurch, dass die Verbindungsnut, deren Querschnittsfläche sich über ihrer Länge verändert, in Überdeckung mit dem Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe gebracht wird. Je nachdem, mit welchem Abschnitt der Verbindungsnut sich der Strömungskanalabschnitt in Überdeckung befindet, ändert sich die in Überdeckung befindliche Querschnittsfläche der Verbindungsnut und somit der offene Strömungsquerschnitt des Strömungskanals. Dadurch kann die Durchflussmenge des Fluides eingestellt werden, da diese von dem offenen Strömungsquerschnitt abhängt.
  • Bevorzugt weisen die gehäusefeste Scheibe und/oder die verdrehbare Scheibe eine Kreisform auf. Die gehäusefeste Scheibe kann als eigenes Bauteil oder als Teilbereich des Ventilgehäuses ausgebildet sein.
  • Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Stirnseite der gehäusefesten Scheibe zum einströmseitigen Fluidkanalabschnitt hin orientiert ist. Die andere Stirnseite der gehäusefesten Scheibe ist demgegenüber zum ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt hin orientiert. Die Trennung zwischen ein- und ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt verläuft somit quer zu dem die gehäusefeste Scheibe durchsetzenden Strömungskanalabschnitt. Dadurch wird erreicht, dass das Fluid von dem einströmseitigen Fluidkanalabschnitt aus in die Steuereinrichtung einströmt und auf der anderen Seite in den ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt einmündet, so dass in der Steuereinrichtung keine vollständige Umkehrung der Strömungsrichtung stattfindet. Damit kann das Ventilgehäuse so gestaltet werden, dass die Einlass- und die Auslassöffnung im Ventilgehäuse einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ein Einbau der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in eine gerade Rohrleitung kann ohne weitere strömungsumlenkende Teile stattfinden.
  • Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die verdrehbare Scheibe, die drehfest mit einer im Ventilgehäuse drehbar gelagerten Steuerspindel verbunden sein kann, mittels eines Spannelements gegen die gehäusefeste Scheibe gedrückt wird. Zweckmäßiger Weise kann dies mittels einer Schraubendruckfeder erfolgen. Dadurch wird erreicht, dass auch bei unterschiedlichen Druckverhältnissen kein Spalt zwischen den miteinander in Kontakt stehenden Stirnflächen entstehen kann, so dass eine parallele Fluidströmung außerhalb der Verbindungsnut vermieden wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein zwischen dem Gehäuse und der gehäusefesten Scheibe ausgebildeter Ringspalt mittels eines Dichtelements, vorzugsweise mittels eines Dichtringes abgedichtet.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Steuereinrichtung einen weiteren Strömungskanal mit einem die gehäusefeste Scheibe durchsetzenden Strömungskanalabschnitt, einem die verdrehbare Scheibe durchsetzenden Strömungskanalabschnitt und einer diese beiden Strömungskanalabschnitte verbindenden und auf einer der zueinander weisenden Stirnseiten der beiden Scheiben ausgebildeten Verbindungsnut, wobei die beiden die gehäusefeste Scheibe durchsetzenden Strömungskanalabschnitte, die beiden die verdrehbare Scheibe durchsetzenden Strömungskanalabschnitte und die Verbindungsnuten jeweils zueinander bezogen auf die Drehachse diametral gegenüberliegen. Dadurch wird die Durchflussmenge durch die Steuereinrichtung auf zwei Strömungskanäle verteilt, die in gleicher Weise die beiden Scheiben durchdringen und sich diametral gegenüberliegen, also um einen Winkel von 180° um die Drehachse versetzt sind. Prinzipiell wäre es auch denkbar, mehr als zwei Strömungskanäle vorzusehen, beispielsweise drei Strömungskanäle, deren Abschnitte dann jeweils um einen Winkel von 120° um die Drehachse versetzt sind.
  • In einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung umfasst die Steuereinrichtung eine weitere Scheibe, die drehfest mit der gehäusefesten Scheibe verbunden und auf der dieser gegenüberliegenden Seite der verdrehbaren Scheibe positioniert ist, wobei die weitere Scheibe mit einer Stirnseite flächig an der verdrehbaren Scheibe anliegt, und der Strömungskanal einen Strömungskanalabschnitt, der die weitere Scheibe durchsetzt, und eine Verbindungsnut, die in der zur verdrehbaren Scheibe weisenden Stirnseite der der weiteren Scheibe oder in der damit in Kontakt stehenden Stirnseite der verdrehbaren Scheibe ausgebildet ist und sich in der Stirnseite ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt der Scheibe entlang eines Teils des Umfangs der Scheibe auf der ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben relativ zueinander von dem Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe überstrichen wird, erstreckt, so dass die Verbindungsnut eine Verbindung zwischen dem Strömungskanalabschnitt der verdrehbaren Scheibe und dem Strömungskanalabschnitt der weiteren Scheibe bildet, wobei die Querschnittsfläche der Verbindungsnut ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt zum freien Ende hin abnimmt, aufweist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung sind die gehäusefeste Scheibe und die weitere Scheibe durch einen Vierkantstab oder dergleichen drehfest verbunden, der von der gehäusefesten Scheibe in Richtung der weiteren Scheibe abragt, die verdrehbare Scheibe durchsetzt und in eine zu der Außenkontur des Vierkantstabs korrespondierende Durchgangsöffnung der weiteren Scheibe verschiebbar eingreift. Die weitere Scheibe kann durch ein elastisches Vorspannmittel, insbesondere eine Schraubendruckfeder, gegen die verdrehbare Scheibe gedrückt werden.
  • Die gehäusefeste Scheibe und die weitere Scheibe können durch einen Vierkantstab, beispielsweise einen solchen mit einem quadratischen Querschnitt, aber auch durch einen Stab mit einem anderen Profil, welches eine drehfeste Verbindung ermöglicht, miteinander verbunden sein. Das elastische Vorspannmittel kann sich direkt gegen das Ventilgehäuse oder gegen die axial im Ventilgehäuse fixierte Steuerspindel abstützen.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Querschnittsflächen der Strömungskanalabschnitte, die in an sich bekannter Weise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen können, weniger als 15% der Querschnittsfläche der Einlassöffnung betragen. Durch eine derartige Querschnittsverengung wird bereits eine Drosselwirkung erzielt, die eine Reduzierung der Durchflussmenge bewirkt. Darüber hinaus wird erreicht, dass sich eine gleichförmige Strömung in den Strömungskanalabschnitten bildet, was sich als vorteilhaft für die Güte der Steuerung erweist. Dabei können die Mittelpunkte der Strömungskanalabschnitte etwa auf einem Kreiszylinder um die Drehachse liegen.
  • Bevorzugt kann sich die Verbindungsnut in Form eines Bogens, insbesondere eines Kreisbogens um die Drehachse erstrecken. Ein Verlauf der Verbindungsnut in Form eines Kreisbogens um die Drehachse bietet den Vorteil, dass der sich mit der Verbindungsnut in Überlappung befindende Strömungskanalabschnitt in jeder Relativposition gleich zur Mitte der Verbindungsnut ausgerichtet ist. Alternativ kann die Verbindungsnut geradlinig verlaufen.
  • Dabei kann die Verbindungsnut einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, andere Querschnittsformen sind jedoch auch möglich.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist vorgesehen, dass die Tiefe und/oder Breite der Verbindungsnut ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt zum freien Nutende hin abnimmt, insbesondere kontinuierlich und bevorzugt linear abnimmt. Auf diese Weise gestaltet sich die Einstellung der Durchflussmenge einfach.
  • Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den miteinander in Kontakt stehenden Stirnseiten der Scheiben der Steuereinrichtung um geschliffene und/oder polierte Flächen. Dadurch ist es möglich, eine definierte Reibung zwischen den Scheiben zu erhalten und Nebenströmungen außerhalb der Verbindungsnut, die durch eine zu große Rauheit der Oberfläche entstehen können, zu vermeiden.
  • Darüber hinaus können die miteinander in Kontakt stehenden Stirnseiten der Scheiben gehärtet sein und/ oder eine Verschleißschutzbeschichtung aufweisen.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Durchflussmenge eines Fluides unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung, wobei die verdrehbare Scheibe relativ zur gehäusefesten Scheibe verdreht wird, um den durch die Überlappung der in der einen Scheibe ausgebildeten Verbindungsnut mit den Strömungskanalabschnitt der anderen Scheibe definierten offenen Strömungsquerschnitts zu verändern.
  • Hinsichtlich der Ausgestaltung der Erfindung wird auch auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
    • Figur 1
    eine Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vollschnittansicht;
    Figur 2
    die Steuereinrichtung der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ventilanordnung in der Detailschnittansicht A-A;
    Figur 3
    die Steuereinrichtung einer alternativ ausgestalteten Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Detailschnittansicht A-A;
    Figur 4
    die Steuereinrichtung einer weiteren alternativ ausgestalteten Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer teilweisen Schnittansicht;
    Figur 5
    die in Figur 4 dargestellte Steuereinrichtung in einer Schnittansicht B-B;
    Figur 6
    die in Figur 4 und 5 dargestellte Steuereinrichtung in einer teilweisen Schnittansicht entlang der abgestuften Schnittebene C-C.
  • In den Figuren 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße als Scheibenventil ausgebildete Ventilanordnung dargestellt. Die Ventilanordnung besitzt ein Ventilgehäuse 1, das einen sich zwischen einer Einlassöffnung 2 und einer Auslassöffnung 3 erstreckenden Fluidkanal 4 aufweist. Das Ventilgehäuse 1 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst ein Gehäuseunterteil 1a und ein Gehäuseoberteil 1b zusammen, die über Verbindungsflansche miteinander verschraubt sind. Die Einlassöffnung 2 und die Auslassöffnung 3 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 1 ausgebildet, so dass die Fluidströmung im Wesentlichen in horizontaler Richtung verläuft. In der Mitte des Ventilgehäuses 1 befindet sich ein Teilbereich des Fluidkanals 4, der sich in vertikaler Richtung erstreckt.
  • Des Weiteren weist die Ventilanordnung eine Steuereinrichtung 5 auf, um eine Durchflussmenge eines den Fluidkanal 4 durchströmenden Fluides einzustellen. Die Steuereinrichtung 5 besitzt eine kreisförmige gehäusefeste Scheibe 6, die den Fluidkanal 4 in einen einströmseitigen Fluidkanalabschnitt 7 und einen ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt 8 unterteilt, wobei die eine Stirnseite der gehäusefesten Scheibe 6 zum einströmseitigen Fluidkanalabschnitt 7 und die andere Stirnseite der gehäusefesten Scheibe 6 zum ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt 8 hin orientiert sind. Dazu ist in dem Teilbereich des Fluidkanals 4, der sich in vertikaler Richtung erstreckt, die gehäusefeste Scheibe 6 in einer im unteren Gehäuseteil 1a ausgebildeten Ausnehmung 1c radial positioniert und liegt mit ihrer unteren Stirnseite auf einer horizontalen Auflagefläche 1d am Boden der Ausnehmung 1c. Mittels einer Druckhülse 9, die sich gegen das obere Gehäuseteil 1b stützt, wird die gehäusefeste Scheibe 6 in der Auflagefläche 1d fixiert und infolge einer durch die Verschraubung der beiden Gehäuseteile 1a, 1b miteinander aufgebrachten Vorspannung kraftschlüssig gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen gesichert. Der zwischen der gehäusefesten Scheibe 6 und dem unteren Gehäuseteil 1a vorhandene Ringspalt wird mittels eines Dichtrings 10 abgedichtet.
  • Des Weiteren umfasst die Steuereinrichtung 5 eine relativ zu der gehäusefesten Scheibe 6 um eine in vertikaler Richtung verlaufenden Drehachse X verdrehbare kreisförmige Scheibe 11, die mit ihrer unteren Stirnfläche flächig an der oberen Stirnfläche der gehäusefesten Scheibe 6 anliegt und mittels einer Schraubendruckfeder 12, die sich an dem Ventilgehäuse 1 abstützt, gegen die gehäusefeste Scheibe 6 gedrückt wird. Die miteinander in Kontakt stehenden Stirnflächen der beiden Scheiben 6, 11 können als geschliffene und/oder gehärtete und/oder mit einer Verschleißschutzbeschichtung versehene Oberflächen ausgebildet sein.
  • Die verdrehbare Scheibe 11 ist drehfest mit einer Steuerspindel 13 der Steuereinrichtung 5 verbunden, die um die Drehachse X drehbar in dem oberen Gehäuseteil 1b gelagert ist und manuell oder motorisch angetrieben werden kann.
  • Die Steuereinrichtung 5 definiert einen Strömungskanal 14, der die beiden Fluidkanalabschnitte 7, 8 verbindet. Dieser umfasst einen die gehäusefeste Scheibe 6 in Strömungsrichtung durchsetzenden Strömungskanalabschnitt 14a, sowie einen die verdrehbare Scheibe 11 in Strömungsrichtung durchsetzenden Strömungskanalabschnitt 14b. Die beiden Strömungskanalabschnitte 14a, 14b sind exzentrisch zur Drehachse X der verdrehbaren Scheibe 11 angeordnet und weisen in der dargestellten Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt auf, dessen Querschnittsfläche etwa 3 % der Querschnittsfläche der Einlassöffnung 2 beträgt. Dabei liegen die Mittelpunkte der kreisförmigen Strömungskanalabschnitte 14a, 14b auf einem gemeinsamen Kreis um die Drehachse X.
  • Die gehäusefeste Scheibe 6 weist in ihrer mit der verdrehbaren Scheibe 10 in Kontakt stehenden Stirnfläche eine Verbindungsnut 14c auf, die ebenfalls einen Teil des Strömungskanals 14 bildet. Die Verbindungsnut 14c erstreckt sich ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt 14a der gehäusefesten Scheibe 6 entlang eines Teils ihres Umfangs im Bereich einer ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben 6, 11 relativ zueinander von dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 überstrichen wird. Dadurch kann über die Verbindungsnut 14c eine Verbindung zwischen den Strömungskanalabschnitten 14a, 14b der beiden Scheiben 6, 11 hergestellt werden.
  • Die Querschnittsfläche der Verbindungsnut 14c nimmt ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt 14a der Scheibe 6 zum freien Ende hin ab. Konkret nehmen in dem Ausführungsbeispiel die Tiefe und die Breite der Verbindungsnut 14c ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt 14a zum freien Nutende hin linear ab. Auf diese Weise wird beim Verdrehen der Scheibe 11 der offene Strömungsquerschnitt verändert, der durch die Überdeckung des Strömungskanalabschnitts 14b der verdrehbaren Scheibe 11 mit einem Teilabschnitt der Verbindungsnut 14c definiert ist. In der dargestellten Ausführungsform verläuft die Verbindungsnut 14c geradlinig und weist einen V-förmigen Querschnitt auf.
  • Die Durchflussmenge eines Fluides wird dadurch verändert, dass die verdrehbare Scheibe 11 relativ zur gehäusefesten Scheibe 6 verdreht wird. Dadurch wird der durch die Überlappung der in der gehäusefesten Scheibe 6 ausgebildeten Verbindungsnut 14c mit dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 definierte offene Strömungsquerschnitt verändert.
  • In Figur 3 ist die Steuereinrichtung einer alternativ ausgestalteten erfindungsgemäßen Ventilanordnung dargestellt. Diese unterscheidet sich von der in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Ventilanordnung dadurch, dass die Steuereinrichtung 5 zwei Strömungskanäle 14, 14' definiert, die die beiden Fluidkanalabschnitte 7, 8 verbinden. Jeder dieser Strömungskanäle 14, 14' umfasst zwei die gehäusefeste Scheibe 6 in Strömungsrichtung durchsetzende Strömungskanalabschnitte 14a, 14a', sowie zwei die verdrehbare Scheibe 11 in Strömungsrichtung durchsetzende Strömungskanalabschnitte 14b, 14b'. Die Mittelpunkte der Strömungskanalabschnitte 14a, 14a', 14b, 14b' liegen auf einem gemeinsamen Kreis um die Drehachse X. Die beiden in der gehäusefesten Schiebe 6 ausgebildeten Strömungskanalabschnitte 14a und 14a' sind zueinander um einen Winkel von 180° versetzt auf dem gemeinsamen Kreis um die Drehachse X angeordnet. In gleicher Weise sind die beiden in der verdrehbaren Schreibe 11 ausgebildeten Strömungskanalabschnitte 14b, 14b' ebenfalls um einen Winkel von 180° versetzt auf dem gemeinsamen Kreis angeordnet. Die gehäusefeste Scheibe 6 weist in ihrer mit der verdrehbaren Scheibe 11 in Kontakt stehenden Stirnfläche zwei Verbindungnuten 14c, 14c' auf, die ebenfalls einen Teil der Strömungskanäle 14, 14' bildet. Die Verbindungsnuten 14c, 14c' erstrecken sich ausgehend von den Strömungskanalabschnitten 14a, 14a' der gehäusefesten Scheibe 6 entlang eines Teils ihres Umfangs im Bereich einer ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben 6, 11 relativ zueinander von den Strömungskanalabschnitten 14b, 14b' der verdrehbaren Scheibe 11 überstrichen werden. Dadurch kann die Verbindungsnut 14c eine Verbindung zwischen den Strömungskanalabschnitten 14a und 14b und die Verbindungsnut 14c' eine Verbindung zwischen den Strömungskanalabschnitten 14a' und 14b' der beiden Scheiben 6,11 herstellen. Die Querschnittsfläche der Verbindungsnuten 14c, 14c' nimmt kontinuierlich von den Strömungskanalabschnitten 14a, 14a' zu ihren freien Enden hin ab.
  • In den Figuren 4, 5 und 6 ist die Steuereinrichtung einer weiteren alternativ ausgebildeten erfindungsgemäßen Ventilanordnung dargestellt. Diese unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ventilanordnungen dadurch, dass die Steuereinrichtung 5 weitere Scheibe 15 umfasst. Diese ist auf der der gehäusefesten Scheibe 6 gegenüberliegenden Seite der verdrehbaren Scheibe 11 positioniert und wird mittels einer Schraubendruckfeder 12 gegen die verdrehbare Scheibe 11 gedrückt.
  • Der Strömungskanal 14 weist einen die weitere Scheibe 15 durchsetzenden Strömungskanalabschnitt 14d und eine Verbindungsnut 14e auf, die in der zur verdrehbaren Scheibe 11 weisenden Stirnseite der weiteren Scheibe 15 ausgebildet ist. Die Verbindungsnut 14e erstreckt sich entlang eines Teils des Umfangs der weiteren Scheibe 15 und auf der ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der verdrehbaren Scheibe 11 relativ zur weiteren Scheibe 15 von dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 überstrichen wird. Dadurch bildet die Verbindungsnut 14e eine Verbindung zwischen dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 und dem Strömungskanalabschnitt 14d der weiteren Scheibe 15.
  • Durch einen Vierkantstab 16 sind die gehäusefeste Scheibe 6 und die weitere Scheibe 15 drehfest verbunden. Die gehäusefeste Schiebe weist ein Sackloch 17 auf. Der in dieses Sackloch 17 eingesetzte Vierkantstab 16 ragt von der gehäusefesten Scheibe 6 in Richtung der weiteren Scheibe 15 ab und durchsetzt die verdrehbare Scheibe 11, die eine Durchgangsbohrung 18 aufweist. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 18 ist dabei größer als die Länge der Diagonalen des Querschnitts des Vierkantstabs 16, der in eine zu seiner Außenkontur korrespondierende Durchgangsöffnung 19 der weiteren Scheibe 15 verschiebbar eingreift.
  • Die Scheibe 15 umfasst einen Strömungskanalabschnitt 14d und eine Verbindungsnut 14e, die in gleicher Weise mit dem Strömungskanalabschnitt 14b der beweglichen Scheibe 11 korrespondieren wie die Verbindungsnut 14c und der Strömungskanalabschnitt 14a der gehäusefesten Scheibe 6.
  • Die Durchflussmenge eines Fluides wird dadurch verändert, dass die mit der Steuerspindel 13 drehfest verbundene verdrehbare Scheibe 11 relativ zur gehäusefesten Scheibe 6 und zur Scheibe 15 verdreht wird. Dadurch wird sowohl der durch die Überlappung der in der gehäusefesten Scheibe 6 ausgebildeten Verbindungsnut 14c mit dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 definierte offene Strömungsquerschnitt, als auch der durch die Überlappung der in der weiteren Scheibe 15 ausgebildeten Verbindungsnut 14e mit dem Strömungskanalabschnitt 14b der verdrehbaren Scheibe 11 definierte offene Strömungsquerschnitt verändert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ventilgehäuse
    1a
    unteres Gehäuseteil
    1b
    oberes Gehäuseteil
    1c
    Ausnehmung
    1d
    Auflagefläche
    2
    Einlassöffnung
    3
    Auslassöffnung
    4
    Fluidkanal
    5
    Steuereinrichtung
    6
    gehäusefeste Scheibe
    7
    einströmseitiger Fluidkanalabschnitt
    8
    ausströmseitiger Fluidkanalabschnitt
    9
    Druckhülse
    10
    Dichtring
    11
    verdrehbare Scheibe
    12
    Schraubendruckfeder
    13
    Steuerspindel
    14, 14'
    Strömungskanal
    14a,14b, 14d, 14a', 14b', 14c, 14c', 14e
    Strömungskanalabschnitt Verbindungsnut
    15
    weitere Scheibe
    16
    Vierkantstab
    17
    Sackloch
    18
    Durchgangsbohrung
    19
    Durchgangsöffnung
    X
    Drehachse

Claims (15)

  1. Ventilanordnung mit
    einem Ventilgehäuse (1), das einen sich zwischen einer Einlassöffnung (2) und einer Auslassöffnung (3) erstreckenden Fluidkanal (4) aufweist, und
    einer Steuereinrichtung (5), um eine Durchflussmenge eines den Fluidkanal (4) durchströmenden Fluides einzustellen,
    wobei die Steuereinrichtung (5) umfasst
    eine gehäusefeste Scheibe (6), welche den Fluidkanal (4) in einen einströmseitigen Fluidkanalabschnitt (7) und einen ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt (8) unterteilt, und
    eine relativ zu der gehäusefesten Scheibe (6) um eine Drehachse (X) verdrehbare Scheibe (11), welche mit einer Stirnseite flächig an einer Stirnseite der gehäusefesten Scheibe (6) anliegt,
    wobei die Steuereinrichtung (5) mindestens einen, insbesondere genau einen Strömungskanal (14) definiert, der die Fluidkanalabschnitte (7, 8) verbindet und dessen offener Strömungsquerschnitt durch Verdrehen der verdrehbaren Scheibe (11) veränderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Strömungskanal (14) einen die gehäusefeste Scheibe (6) in Strömungsrichtung durchsetzenden und exzentrisch zur Drehachse (X) angeordneten Strömungskanalabschnitt (14a) und einen die verdrehbare Scheibe (11) in Strömungsrichtung durchsetzenden und exzentrisch zur Drehachse (X) angeordneten Strömungskanalabschnitt (14b) umfasst, und
    dass der Strömungskanal (14) eine Verbindungsnut (14c) aufweist, die in der zur verdrehbaren Scheibe (11) weisenden Stirnseite der gehäusefesten Scheibe (6) oder in der damit in Kontakt stehenden Stirnseite der verdrehbaren Scheibe (11) ausgebildet ist und sich in der Stirnseite ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt (14a) der Scheibe (6) entlang eines Teiles des Umfangs der Scheibe (6) auf der ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben (6, 11) relativ zueinander von dem Strömungskanalabschnitt (14b) der anderen Scheibe (11) überstrichen wird, erstreckt, so dass die Verbindungsnut (14c) eine Verbindung zwischen dem Strömungskanalabschnitt (14a) der gehäusefesten Scheibe (6) und dem Strömungskanalabschnitt (14b) der verdrehbaren Scheibe (11) bildet,
    wobei die Querschnittsfläche der Verbindungsnut (14c) ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt (14a) zum freien Ende hin abnimmt, so dass der durch die Überdeckung der Verbindungsnut (14c) mit dem Strömungskanalabschnitt (14b) der anderen Scheibe (11) definierte offene Strömungsquerschnitt durch Verdrehen der verdrehbaren Scheibe (11) veränderbar ist.
  2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäusefeste Scheibe (6) und/oder die verdrehbare Scheibe (11) kreisförmig ausgebildet sind.
  3. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite der gehäusefesten Scheibe (6) zum einströmseitigen Fluidkanalabschnitt (7) und die andere Stirnseite der gehäusefesten Scheibe (6) zum ausströmseitigen Fluidkanalabschnitt (8) hin orientiert sind.
  4. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Scheibe (11) mittels eines elastischen Vorspannmittels, vorzugsweise mittels einer Schraubendruckfeder (12), gegen die gehäusefeste Scheibe (6) gedrückt wird.
  5. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Scheibe (11) drehfest mit einer Steuerspindel (13) der Steuereinrichtung (5) verbunden ist.
  6. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Ventilgehäuse (1) und der gehäusefesten Scheibe (6) ausgebildete Ringspalt mittels eines Dichtelements, vorzugsweise eines Dichtrings (10) abgedichtet wird.
  7. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) einen weiteren Strömungskanal (14') umfasst mit einem die gehäusefeste Scheibe (6) durchsetzenden Strömungskanalabschnitt (14a'), einem die verdrehbare Scheibe (11) durchsetzenden Strömungskanalabschnitt (14b') und einer die Strömungskanalabschnitte (14a', 14b') verbindenden und sich auf einer der beiden zueinander weisenden Stirnseiten der beiden Scheiben (6, 11) ausgebildeten Verbindungsnut (14c'), wobei die beiden die gehäusefeste Scheibe (6) durchsetzenden Strömungskanalabschnitte (14a', 14a), die beiden die verdrehbare Scheibe (11) durchsetzenden Strömungskanalabschnitte (14b', 14b) und die Verbindungsnuten (14c', 14c) jeweils zueinander bezogen auf die Drehachse (X) diametral gegenüberliegen.
  8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) eine weitere Scheibe (15) umfasst, die drehfest mit der gehäusefesten Scheibe (6) verbunden und auf der dieser gegenüberliegenden Seite der verdrehbaren Scheibe (11) positioniert ist, wobei die weitere Scheibe (15) mit einer Stirnseite flächig an der verdrehbaren Scheibe (11) anliegt, und dass der Strömungskanal (14) einen Strömungskanalabschnitt (14d), der die weitere Scheibe (15) durchsetzt, und eine Verbindungsnut (14e), die in der zur verdrehbaren Scheibe (11) weisenden Stirnseite der weiteren Scheibe (15) oder der damit in Kontakt stehenden Stirnseite der verdrehbaren Scheibe (11) ausgebildet ist und sich in der Stirnseite ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt der Scheibe (15) entlang eines Teiles des Umfangs der Scheibe (15) auf der ringförmigen Fläche, die bei Verdrehen der Scheiben (11, 15) relativ zueinander von dem Strömungskanalabschnitt (14b) der anderen Scheibe (11) überstrichen wird, erstreckt, so dass die Verbindungsnut (14e) eine Verbindung zwischen dem Strömungskanalabschnitt (14b) der verdrehbaren Scheibe (11) und dem Strömungskanalabschnitt (14d) der weiteren Scheibe (15) bildet, wobei die Querschnittsfläche der Verbindungsnut (14e) ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt zum freien Ende hin abnimmt, aufweist.
  9. Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gehäusefeste Scheibe (6) und die weitere Scheibe (15) durch einen Vierkantstab (16) oder dergleichen drehfest verbunden sind, der von der gehäusefesten Scheibe (6) in Richtung der weiteren Scheibe (15) abragt, die verdrehbare Scheibe (11) durchsetzt und in eine zur der Außenkontur des Vierkantstabs (16) korrespondierende Durchgangsöffnung (19) der weiteren Scheibe (15) verschiebbar eingreift, und dass die weitere Scheibe (15) durch elastische Vorspannmittel, insbesondere eine Schraubendruckfeder (12), gegen die verdrehbare Scheibe (11) gedrückt wird.
  10. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanalabschnitte (14a, 14b, 14a', 14b', 14d) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wobei insbesondere die Mittelpunkte der Strömungskanalabschnitte (14a, 14b, 14a' , 14b' , 14d) auf einem Kreiszylinder um die Drehachse (X) liegen.
  11. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der Strömungskanalabschnitte (14a, 14b, 14a' , 14b' , 14d) jeweils weniger als 15% der Querschnittsfläche der Einlassöffnung (2) betragen.
  12. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnut (14c, 14c' , 14e) geradlinig verläuft oder sich bogenförmig, insbesondere kreisbogenförmig um die Drehachse (X) erstreckt.
  13. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnut (14c, 14c' , 14e) einen V-förmigen Querschnitt aufweist, und/ oder die Tiefe und/oder Breite der Verbindungsnut (14c, 14c' , 14e) ausgehend von dem Strömungskanalabschnitt zum freien Nutende hin abnimmt, insbesondere kontinuierlich und bevorzugt linear abnimmt.
  14. Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den miteinander in Kontakt stehenden Stirnseiten der Scheiben (6, 11, 15) der Steuereinrichtung um geschliffene und/oder polierte Oberflächen handelt und/oder die miteinander in Kontakt stehenden Stirnseiten der Scheiben (6, 11, 15) gehärtet sind und/ oder eine Verschleißschutzbeschichtung aufweisen.
  15. Verfahren zum Steuern der Durchflussmenge eines Fluides unter Verwendung einer Ventilanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehbare Scheibe (11) relativ zur gehäusefesten Scheibe (6) verdreht wird, um den durch die Überlappung der in der einen Scheibe (6) ausgebildeten Verbindungsnut (14c) mit dem Strömungskanalabschnitt (14b) der anderen Scheibe (11) definierten offenen Strömungsquerschnitt zu verändern.
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